《《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)》研究生試題2》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)》研究生試題2（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、同濟(jì)大學(xué)研究生專(zhuān)業(yè)課程考試考查試卷 A卷 2011－2012 學(xué)年第 1 學(xué)期 專(zhuān)業(yè) 學(xué)號(hào) 姓名 成績(jī) 課程名稱(chēng) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程編號(hào) 2030215 考試（√ ）、考查（ ） 主考教師（簽名） 教研室主任（簽名） 題目：全液壓平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算與評(píng)價(jià)（100分） 已知條件： 全液壓平地機(jī)

2、發(fā)動(dòng)機(jī)為康明斯柴油機(jī)，型號(hào)：6CTA8.3-C215,額定功率為160Kw/2300 rpm ；最大扭矩轉(zhuǎn)速：880Nm/1500rpm。平地機(jī)使用重量為15500Kg；采用后橋、平衡箱、輪胎驅(qū)動(dòng)，后橋至輪胎間的總傳動(dòng)比為20.99，允許最大輸入扭矩7488Nm，最大橋荷12000Kg；輪胎型號(hào)：14.00-24；平地機(jī)作業(yè)速度（前進(jìn)或后退）為3.5-4.5km/h，二檔6km/h左右，最大自行運(yùn)輸速度為40km/h左右。要求實(shí)現(xiàn)8個(gè)前進(jìn)擋、8個(gè)后退擋。其他條件可以根據(jù)同類(lèi)型液力機(jī)械式平地機(jī)的要求自主確定。 要求：根據(jù)已知的條件，相關(guān)的液壓或液力傳動(dòng)平地機(jī)方面的參考文獻(xiàn)資料和本課程的基本知識(shí)

3、，進(jìn)行全液壓平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算、匹配和必要的系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)，并作出性能評(píng)價(jià)。 1．全液壓平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 平地機(jī)是一種裝有以鏟土刮刀為主，配有其它多種可換輔助作業(yè)裝置，進(jìn)行土地平整和整形的連續(xù)作業(yè)的筑路機(jī)械，被廣泛用于公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)等大面積場(chǎng)地的整平作業(yè)，也被用于進(jìn)行農(nóng)田整地、路堤整形及林區(qū)道路的整修等作業(yè)。此外，平地機(jī)還可配置多種作業(yè)機(jī)具（例如除雪犁、壓路滾子等），以完成特殊要求的作業(yè)項(xiàng)目。 目前，市場(chǎng)上使用的平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)主要有3種：純機(jī)械式、液力機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。純機(jī)械式平地機(jī)由于作業(yè)時(shí)急劇變化的負(fù)荷會(huì)直接作用于發(fā)動(dòng)機(jī)，因此容易出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火，

4、運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等不正常情況，嚴(yán)重地影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。液力變矩器自調(diào)節(jié)可以在一段區(qū)域內(nèi)緩解發(fā)動(dòng)機(jī)這一不穩(wěn)定狀態(tài)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在某一功率內(nèi)仍能滿(mǎn)足施工需要。但液力變矩器的高效速度范圍較窄，而平地機(jī)不可能一直工作在其高效范圍內(nèi)，這樣液力變矩器的存在使得平地機(jī)油耗和效率在某一速度區(qū)段必然降低。同時(shí)，平地機(jī)要求工作速度平穩(wěn)，施工精密，液力變矩器速度特性的非線(xiàn)性不能很好得滿(mǎn)足其施工要求。液壓傳動(dòng)主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓自動(dòng)控制裝置等組成，可以使機(jī)器的操縱性能更進(jìn)一步提高，可以在很大的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。但是由于我國(guó)的精密制造技術(shù)相對(duì)國(guó)外落后，使得某些液壓元器件的制造精度低，密封性差，這

5、樣很多液壓元器件和控制軟件都依賴(lài)進(jìn)口，使得全液壓機(jī)械成本相對(duì)提高，從而使得全液壓平地機(jī)的市場(chǎng)小，不能很好的滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。 本文平地機(jī)采用的傳動(dòng)方案為機(jī)械-液壓復(fù)合傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方式不僅發(fā)揮了液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，還兼顧了機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)及其相對(duì)的低成本優(yōu)勢(shì)，車(chē)輛零部件通用性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了平地機(jī)分段無(wú)級(jí)變速控制和傳動(dòng)系統(tǒng)的高效率（相對(duì)于液力機(jī)械傳動(dòng)），在一定程度上有效地提高了工程車(chē)輛的行駛性能，操作簡(jiǎn)單舒適。圖1為該方案的傳動(dòng)原理框圖。該方案采用單變量泵+單變量馬達(dá)+2檔變速箱+后橋驅(qū)動(dòng)的變速驅(qū)動(dòng)方案，其中變量泵和變量馬達(dá)通過(guò)管路管件連成的閉式變量液壓系統(tǒng)。動(dòng)力傳動(dòng)路線(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)變量泵，經(jīng)過(guò)變

6、量馬達(dá)后，傳遞至動(dòng)力換擋變速箱，再經(jīng)后橋減速后驅(qū)動(dòng)左、右平衡箱，最后由平衡箱內(nèi)的串聯(lián)傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，使機(jī)器行走。2檔變速箱可以使馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，這樣車(chē)輛能夠發(fā)揮的牽引力和牽引速度的范圍也可進(jìn)一步擴(kuò)大。 本傳動(dòng)方案采用的車(chē)速換擋方案為變速箱換擋+液壓系統(tǒng)換擋。變速箱換擋選擇2檔變速箱，液壓系統(tǒng)換擋通過(guò)馬達(dá)排量的改變實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)于不同的車(chē)速檔位設(shè)計(jì)馬達(dá)相應(yīng)的排量位置。在平地機(jī)行駛過(guò)程中，通過(guò)改變變量泵斜盤(pán)傾斜的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)平地機(jī)行駛方向（前進(jìn)或倒退）的改變；通過(guò)改變變量馬達(dá)斜盤(pán)（或斜軸）傾斜角度的大小和2檔變速箱的檔位來(lái)實(shí)現(xiàn)平地機(jī)車(chē)速檔位的變換；通過(guò)改變液壓泵斜盤(pán)傾斜

7、角度的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)車(chē)速檔位下的無(wú)級(jí)調(diào)速。 圖1 傳動(dòng)方案原理框圖 2. 全液壓平地機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算匹配 發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、液壓馬達(dá)、行走機(jī)構(gòu)組成一個(gè)負(fù)荷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，它們之間既相互聯(lián)系又相互制約。整個(gè)系統(tǒng)的最佳的動(dòng)力輸出不僅取決于各元件本身，而且取決于各元件性能參數(shù)之間的合理配置，這一配置要同時(shí)兼顧元件的工作壽命與制造成本。 在這一負(fù)荷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，已知平地機(jī)整機(jī)使用重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、后橋傳動(dòng)比參數(shù)、車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪參數(shù)和工作速度范圍及行駛速度范圍。根據(jù)這些已知參數(shù)合理選擇復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)中變量泵和變量馬達(dá)的工作壓力、型號(hào)、轉(zhuǎn)速和變速箱的各檔傳動(dòng)比，以及在此基礎(chǔ)上，匹配車(chē)輛整機(jī)各檔

8、位的行駛速度和牽引力，以達(dá)到整機(jī)牽引性能的合理匹配。 已知條件： （1）發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為：康明斯6CTA8.3-C215，主要性能參數(shù)如下表。 表1 所選發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù) 額定功率 （kw） 額定轉(zhuǎn)速 （rpm） 額定扭矩 （Nm） 最大扭矩 （Nm） 最大扭矩轉(zhuǎn)速 （rpm） 扭矩適應(yīng)性系數(shù) 160 2300 664 880 1500 1.33 表中發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩計(jì)算式為：. （2）平地機(jī)使用重量為15500Kg；最大橋荷為12000Kg。 （3）后橋至輪胎間的總傳動(dòng)比為20.99，允許最大輸入扭矩7488Nm。 （4）輪胎型號(hào)：14.00-24，

9、故取輪胎動(dòng)力半徑。 （5）平地機(jī)作業(yè)速度（前進(jìn)或后退）為3.5-4.5km/h，二檔6km/h左右，最大自行運(yùn)輸速度為40km/h左右。要求實(shí)現(xiàn)8個(gè)前進(jìn)擋、8個(gè)后退擋。 2.1 確定整機(jī)參數(shù) 1） 確定由地面附著條件決定的各牽引力和阻力： 由地面附著條件決定的最大牽引力（附著力）和最大切線(xiàn)牽引力： 式中： 車(chē)輛的切線(xiàn)牽引力最終由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳至輪胎上的最大驅(qū)動(dòng)力和由地面條件決定的極限附著力決定，取兩者中的較小值，即車(chē)輛切線(xiàn)牽引力為。 對(duì)于連續(xù)作業(yè)的輪式平地機(jī)：額定滑轉(zhuǎn)率工況與最大牽引效率工況一致。平地機(jī)額定滑轉(zhuǎn)率取。 額定牽引力：； 額定切線(xiàn)牽引力： 滾動(dòng)阻

10、力： 式中： 表2 平地機(jī)由地面條件決定的各牽引力值和滾動(dòng)阻力值 使用 質(zhì)量 附著 質(zhì)量 附著力 最大切線(xiàn) 牽引力 滾動(dòng) 阻力 額定 牽引力 額定切線(xiàn) 牽引力 15500 12000 82.32 94.08 15.19 57.62~60.09 69.38~71.85 注：表中質(zhì)量單位為kg，各牽引力單位為KN. 2） 根據(jù)牽引比確定最大切線(xiàn)牽引力： 由車(chē)輛理論知，最大切線(xiàn)牽引力與車(chē)輛重量的比值是相對(duì)固定的，該比值稱(chēng)為牽引比。 查書(shū)《行走機(jī)械液壓傳動(dòng)與控制》第76頁(yè)的表6.2車(chē)輛最小牽引比要求，如表3所示。 表3 車(chē)輛最小牽引比要

11、求 車(chē)輛類(lèi)型 工作條件 最小牽引比 功能及地面條件 工作坡度（%） 重載 空載 平地機(jī) 平整濕地 15 0.65 平地機(jī)最大切線(xiàn)牽引力為： 驅(qū)動(dòng)輪輪最大扭矩： 3） 根據(jù)速度等比原則確定各檔車(chē)速： 1檔車(chē)速在車(chē)速-牽引力等功率曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)的切線(xiàn)牽引力應(yīng)大于等于最大切線(xiàn)牽引力，則1檔工作速度可按下式初步確定，盡量取等號(hào)： 式中理論切線(xiàn)牽引效率：牽引元件的理論牽引功率在發(fā)動(dòng)機(jī)有效輸出功率中所占的百分比。理論牽引效率的可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步確定： 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輔助裝置的功率消耗：風(fēng)扇、水泵、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、工作裝置控制系統(tǒng)等占0.05~0.10，考慮到還有工作

12、泵、補(bǔ)油泵等的消耗，所以取0.10，。 傳動(dòng)系統(tǒng)中泵、馬達(dá)效率、?。?.86~0.88；分動(dòng)箱、后橋傳動(dòng)效率?。?.95~0.97；機(jī)械變速箱傳動(dòng)效率?。?.97。則傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)效率約為： 則： 最高檔行駛速度由已知條件給出，2檔車(chē)速初取為6 km/h，最后根據(jù)速度等比原則確定各檔車(chē)速，見(jiàn)下表。 表4 平地機(jī)的各檔車(chē)速 工作速度(km)/h 行駛速度(km/h) 1檔 2檔 3檔 4檔 5檔 6檔 7檔 8檔 3.6 6 8.2 11.2 15.3 21.0 28.8 40.0 2.2 行駛液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)壓力的確定 對(duì)于液壓傳動(dòng)型機(jī)械來(lái)

13、說(shuō)，系統(tǒng)的工作壓力是設(shè)計(jì)計(jì)算中重要的參數(shù)之一，壓力的合理選用與匹配不但能保證液壓組件具有期望的工作壽命與可靠性，以及組件的工作能力能被充分利用而有低的成本，而且能保證液壓系統(tǒng)有較高的傳動(dòng)效率從而有效地發(fā)揮機(jī)器的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。因此對(duì)液壓系統(tǒng)工作壓力的確定是十分必要和關(guān)鍵的。 在液壓傳動(dòng)中，工作壓力取決于外負(fù)荷。為保證液壓組件的工作壽命與可靠性，一般的系統(tǒng)壓力設(shè)定方法是確定機(jī)器的最大負(fù)荷壓力和平均持續(xù)負(fù)荷壓力，并使這兩個(gè)壓力均不超過(guò)組件的最高標(biāo)定壓力和額定壓力。 元件的最高標(biāo)定壓力為元件的可靠壽命和泄露所允許的最高間斷壓力，最高壓力通常不超過(guò)全部工作時(shí)間的1%~2%。工程機(jī)械的載荷循環(huán)中頻頻

14、出現(xiàn)高壓，為避免元件在最高壓力下工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響壽命，有必要降低最高壓力使用值。 載荷平均壓力由載荷狀態(tài)、元件的最高壓力和額定壓力之間的關(guān)系（兩者比值，類(lèi)似于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩適應(yīng)性系數(shù)）、要求的工作壽命等確定。為了提高元件的工作壽命并降低噪聲，通常取載荷平均壓力小于元件的額定壓力，即。但是在實(shí)際當(dāng)中，工程機(jī)械的載荷波動(dòng)過(guò)大并且高壓頻繁出現(xiàn)，盡管已按進(jìn)行了參數(shù)匹配，但仍可能使最高壓力作用時(shí)間超過(guò)整個(gè)工作時(shí)間的1%~2%，或使載荷峰值壓力超過(guò)，從而使元件中的旋轉(zhuǎn)組件壽命降低。這種情況下，應(yīng)進(jìn)一步降額配置或采用其他對(duì)動(dòng)態(tài)高峰載荷有抑制作用的濾波措施。 1） 液壓系統(tǒng)額定匹配壓力的確定 對(duì)工程機(jī)械

15、行走液壓元件額定壓力以最高壓力為基準(zhǔn)，取為： 2） 液壓系統(tǒng)最高匹配壓力的確定 由于液壓元件與柴油機(jī)共同組成一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，兩者有相同的載荷形式和壽命要求，將反映發(fā)動(dòng)機(jī)載荷波動(dòng)程度的扭矩適應(yīng)性系數(shù)模擬成反映液壓元件壓力波動(dòng)程度的壓力適應(yīng)性系數(shù)（為液壓元件最高壓力與額定壓力的比值）。 由于發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)已經(jīng)確定，即發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩適應(yīng)系數(shù)已知，取，則工程機(jī)械行走液壓元件最高壓力，以額定壓力為基準(zhǔn)，取為： 本文平地機(jī)行駛液壓系統(tǒng)中的液壓元件選擇力士樂(lè)公司A6VM系列馬達(dá)和A4VG系列泵。查找該型號(hào)液壓元件的樣本，可得液壓元件的額定壓力和最高壓力，見(jiàn)下表： 表5 液壓元件壓力表

16、 背壓 45 40 2 43 38 由上述匹配原則可得： 初步確定額定匹配壓力和最高匹配壓力如下： 則初步確定的液壓系統(tǒng)壓力值如下表所示： 表6 液壓系統(tǒng)壓力表 背壓 35 25 2 33 23 2.3 馬達(dá)的選型 根據(jù)馬達(dá)角功率與車(chē)輛角功率相吻合的原則來(lái)選定馬達(dá)的排量規(guī)格。 2.3.1 車(chē)輛角功率的計(jì)算 角功率是一種極限狀態(tài)的描述指標(biāo)，它不是通常能夠獲得的功率，但是它有效地綜合性地反映了對(duì)傳動(dòng)裝置規(guī)格和速比的要求，即反應(yīng)了傳動(dòng)裝置的功率容量和變換能力。因此是設(shè)計(jì)過(guò)程中極為重要的參數(shù)。角功率是最大驅(qū)動(dòng)扭矩與

17、最高轉(zhuǎn)速的乘積。一個(gè)實(shí)際機(jī)器的動(dòng)力裝置是由有限功率的動(dòng)力源（發(fā)動(dòng)機(jī)）與傳動(dòng)裝置（液壓傳動(dòng)裝置等）組成的，傳動(dòng)裝置的任務(wù)就是根據(jù)外負(fù)荷變化來(lái)調(diào)節(jié)動(dòng)力源的有限功率中扭矩與轉(zhuǎn)速兩者之比例，使驅(qū)動(dòng)扭矩與負(fù)荷扭矩相平衡，使驅(qū)動(dòng)扭矩與負(fù)荷扭矩相平衡。顯然，對(duì)一個(gè)有限功率值而言，扭矩大時(shí)則轉(zhuǎn)速小，兩者不可能同時(shí)達(dá)到其極值，因此角功率是不可能實(shí)際實(shí)現(xiàn)的。但是，一個(gè)傳動(dòng)裝置如果具備了機(jī)器要求的角功率能力，則在其扭矩和轉(zhuǎn)速兩參數(shù)的調(diào)節(jié)變換過(guò)程中，總能找到一個(gè)滿(mǎn)足機(jī)器要求的最大扭矩點(diǎn)和另一個(gè)滿(mǎn)足機(jī)器要求的最高轉(zhuǎn)速點(diǎn)，并且這兩個(gè)點(diǎn)均在傳動(dòng)裝置所允許的工作范圍內(nèi)。角功率的意義正在于此：將扭矩和轉(zhuǎn)速兩參數(shù)匹配轉(zhuǎn)化為角功率

18、單參數(shù)匹配，問(wèn)題簡(jiǎn)化。 角功率計(jì)算公式如下： 式中： 對(duì)于具有多檔位的變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)，必須根據(jù)每變速箱一檔位的工作范圍（輸出參數(shù)）來(lái)計(jì)算車(chē)輛角功率，且將其中最大的角功率作為馬達(dá)選型的根據(jù)。 下圖為8檔平地機(jī)不同檔位行駛速度在等功率曲線(xiàn)上的分布以及變速箱各檔位對(duì)應(yīng)的角功率。 圖2 不同檔位行駛速度在等功率曲線(xiàn)上的分布 各檔車(chē)速已初步確定，如表4所示。變速箱Ⅱ檔的最大切線(xiàn)牽引力等于變速箱Ⅰ檔的最高車(chē)速（即車(chē)輛4檔車(chē)速）對(duì)應(yīng)的切線(xiàn)牽引力，該切線(xiàn)牽引力可由下式計(jì)算： Ⅰ檔角功率： Ⅱ檔角功率： 車(chē)輛角功率取兩者中的較大值，。 2.3.2 馬達(dá)型號(hào)確定

19、 由機(jī)器角功率計(jì)算要求的馬達(dá)的角功率： 式中：——馬達(dá)與驅(qū)動(dòng)輪間傳動(dòng)效率，取0.94。 馬達(dá)角功率計(jì)算出后，確定了能夠滿(mǎn)足機(jī)器工作要求的最小規(guī)格的馬達(dá)，則所選的馬達(dá)排量應(yīng)大于等于這個(gè)最小值，即根據(jù)下列公式來(lái)選擇馬達(dá)排量： 式中： ——馬達(dá)最高匹配轉(zhuǎn)速，對(duì)變量馬達(dá)為最小排量時(shí)的最高匹配轉(zhuǎn)速，取小排量下的額定轉(zhuǎn)速作為其的目標(biāo)值。 查找A6VM系列馬達(dá)的樣本，如表7所示?？蛇x滿(mǎn)足要求的規(guī)格最小的馬達(dá)為160馬達(dá)。也可選擇200、250馬達(dá)。但通常較小排量規(guī)格的元件有較低的成本，為降低成本，選用160馬達(dá)。 表7 A6VM 160馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)表 全排量 (ml/r

20、) 全排量下 最高轉(zhuǎn)速(rpm) 小排量下 最高轉(zhuǎn)速(rpm) 160 3100 4900 2.4 變速箱各檔傳動(dòng)比的確定 變速箱應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足最大輸出扭矩、速比和最大輸入轉(zhuǎn)速的要求。 1）變速箱Ⅰ檔傳動(dòng)比應(yīng)滿(mǎn)足變速箱最大輸出扭矩的要求： 式中： 取。 2）變速箱Ⅱ檔傳動(dòng)比的確定： 應(yīng)滿(mǎn)足減速裝置最大輸入轉(zhuǎn)速的要求，使車(chē)輛達(dá)到最高行駛速度： 式中： 取。 3） 減速裝置的最高輸入轉(zhuǎn)速、最大輸出扭矩和持續(xù)輸出扭矩均不得超過(guò)許可值。 減速裝置允許的持續(xù)扭矩約為最大扭矩的1/3~1/2，最高不超過(guò)75%。最大負(fù)荷扭矩發(fā)生在液壓系統(tǒng)最高匹配

21、壓力與馬達(dá)為最大排量時(shí)對(duì)應(yīng)的工況下，由于額定匹配壓力為工作機(jī)械“滿(mǎn)鏟平均壓力”，機(jī)器整個(gè)工作循環(huán)中的平均負(fù)荷要低于“滿(mǎn)鏟平均負(fù)荷”，因而減速裝置的負(fù)荷持續(xù)扭矩小于額定匹配扭矩，不會(huì)超過(guò)負(fù)荷最大扭矩的70%，因此，按最大扭矩條件校核之后，持續(xù)扭矩可以不必校核。減速裝置的最高允許輸入轉(zhuǎn)速可以作為最高持續(xù)輸入轉(zhuǎn)速使用。 后橋最大輸入扭矩為： 2.5 泵的選型 泵參數(shù)計(jì)算滿(mǎn)足馬達(dá)流量的要求，根據(jù)下列式子泵的排量規(guī)格： 式中： ——馬達(dá)、泵的容積效率，均取0.95； ——泵的匹配轉(zhuǎn)速， ——馬達(dá)最大排量對(duì)應(yīng)的最高匹配轉(zhuǎn)速。 查找A4VG系列泵的樣本，選擇滿(mǎn)足要求的規(guī)格最小的泵為

22、125泵，技術(shù)參數(shù)如下表。 表8 A6VM 125泵的技術(shù)參數(shù)表 全排量(ml/r) 最高轉(zhuǎn)速(rpm) 125 2850 2.6 校核 （1） 泵匹配轉(zhuǎn)速 液壓泵的校核工況選擇車(chē)輛液壓系統(tǒng)制動(dòng)工況進(jìn)行校核： 校核式中： ——制動(dòng)工況時(shí)泵的轉(zhuǎn)速； ——泵最大排量下的最高標(biāo)定轉(zhuǎn)速。 ，滿(mǎn)足。 （2） 馬達(dá)匹配轉(zhuǎn)速的校核 變量馬達(dá)應(yīng)對(duì)下列兩種工況下的工作速度分別考核： 1）馬達(dá)全排量的制動(dòng)工況，校核式為： 2）馬達(dá)最小使用排量的制動(dòng)工況，校核式為： 校核式中： 、——制動(dòng)工況下馬達(dá)最大和最小使用排量時(shí)轉(zhuǎn)速； 、——馬達(dá)最大和最小使用排量時(shí)的最

23、高標(biāo)定轉(zhuǎn)速； ——馬達(dá)最小使用排量。 的計(jì)算式為： 式中： ——馬達(dá)最小排量時(shí)要求的最高匹配轉(zhuǎn)速，。 最小排量比應(yīng)滿(mǎn)足以下條件： ，滿(mǎn)足。 ，滿(mǎn)足。 ，滿(mǎn)足。 2.7 確定各檔車(chē)速與牽引力 閉式液壓系統(tǒng)流量： 式中： 可得馬達(dá)轉(zhuǎn)速： 車(chē)輛的理論行駛速度為： 式中： 馬達(dá)的輸出扭矩： 驅(qū)動(dòng)輪上的切線(xiàn)牽引力： 式中： （1）首先確定車(chē)輛1檔和5檔的車(chē)速和切線(xiàn)牽引力：1檔和5檔時(shí)，設(shè)置馬達(dá)排量為全排量（）。 代入數(shù)值計(jì)算1檔（傳動(dòng)比）和5檔（傳動(dòng)比）的車(chē)速和切線(xiàn)牽引力，結(jié)果如下： 1檔： 5檔：

24、可計(jì)算得此時(shí)車(chē)輛理論牽引效率為。 （2）確定車(chē)輛8檔的車(chē)速和切線(xiàn)牽引力：平地機(jī)處于最高檔位8檔工作時(shí)，馬達(dá)排量比為。 8檔： （3）確定車(chē)輛4檔的車(chē)速和切線(xiàn)牽引力：根據(jù)變速箱Ⅱ檔輸出的最大切線(xiàn)牽引力大于等于變速箱Ⅰ檔最高車(chē)速時(shí)車(chē)輛能夠發(fā)揮的最大切線(xiàn)牽引力這一條件確定4檔車(chē)速。 對(duì)應(yīng)于液壓系統(tǒng)最高匹配壓力和馬達(dá)最大排量時(shí)的工況，對(duì)應(yīng)于平地機(jī)4檔車(chē)速時(shí)的切線(xiàn)牽引力。即： 確定此時(shí)馬達(dá)排量為，可計(jì)算得4檔的車(chē)速和切線(xiàn)牽引力為： 4檔： （4）根據(jù)1檔和4檔的車(chē)速，由速度等比原則確定2、3檔車(chē)速；同理，根據(jù)5檔和8檔的車(chē)速，由速度等比原則確定6、7檔車(chē)速。通過(guò)計(jì)算可得： 2檔（）：

25、 3檔（）： 6檔（）： 7檔（）： 2.8 匹配結(jié)果 表9 匹配結(jié)果參數(shù) 泵全排量 馬達(dá)全排量 馬達(dá)最小使用排量 125ml 160ml 74.13ml 液壓系統(tǒng)額定匹配壓力差 液壓系統(tǒng)最高匹配壓力差 23Mpa 33Mpa 變速箱1檔傳動(dòng)比 變速箱2檔傳動(dòng)比 4.73 0.99 表10 平地機(jī)的牽引性能參數(shù)表 變速箱 檔位 車(chē)輛 檔位 馬達(dá) 排量比 額定匹配壓力下的工況 最高匹配壓力下的工況 車(chē)速 切線(xiàn)牽引力 車(chē)速 切線(xiàn)牽引力 Ⅰ檔 1檔 1 3.88 82.42 2.70 118.32 2檔 0.6

26、50 5.97 53.58 4.16 76.91 3檔 0.463 8.39 38.16 5.84 54.78 4檔 0.3 12.93 24.73 9.01 35.50 Ⅱ檔 5檔 1 18.53 17.25 12.91 24.76 6檔 0.775 23.92 13.37 16.66 19.19 7檔 0.650 29.52 11.21 19.86 16.10 8檔 0.463 40 7.99 27.88 11.47 3. 性能分析 目前市場(chǎng)上國(guó)外平地機(jī)供應(yīng)商主要包括卡特彼勒、小松、沃爾沃等公

27、司。與國(guó)內(nèi)品牌平地機(jī)同類(lèi)產(chǎn)品相比，其產(chǎn)品可靠性較高。因此，對(duì)比研究這些公司的平地機(jī)產(chǎn)品的性能，找出國(guó)內(nèi)平地機(jī)產(chǎn)品存在的性能不足，可以進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品，進(jìn)行合理的傳動(dòng)系統(tǒng)性能匹配提出指導(dǎo)性原則。 由于本文研究的平地機(jī)功率為160kw，所以選擇與這一功率相近機(jī)型進(jìn)行計(jì)算比較。以下為各品牌機(jī)型的選擇情況。 表11 所選對(duì)比平地機(jī)型號(hào) 廠(chǎng)家 平地機(jī)型號(hào) 平地機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率 卡特彼勒 160K 154kw 沃爾沃 G940 160kw 三一 PQ190CA 149kw 卡特彼勒和沃爾沃平地機(jī)為純機(jī)械式傳動(dòng)，即發(fā)動(dòng)機(jī)直接與動(dòng)力換擋變速箱聯(lián)接；三一平地機(jī)為全液壓傳動(dòng)，取消了變速

28、器和驅(qū)動(dòng)橋，由液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)平衡箱驅(qū)動(dòng)。 表11、表12、表13為根據(jù)平地機(jī)樣本中提供的主要參數(shù)進(jìn)行牽引特性的反算得到的性能參數(shù)。 表11 卡特160K平地機(jī)前進(jìn)檔牽引性能計(jì)算參數(shù)表 額定功率點(diǎn) 最大扭矩點(diǎn) 檔位 車(chē)速 切線(xiàn)牽引力 車(chē)速 切線(xiàn)牽引力 1檔 4.1 97.64 2.05 158.22 2檔 5.5 72.79 2.75 117.95 3檔 8 52.92 4 81.09 4檔 11 40.32 5.5 58.97 5檔 17 26.09 8.5 38.16 6檔 23.2 19.12 11.6

29、27.96 7檔 31．9 13.90 15.95 20.34 8檔 46.4 9.56 23.2 13.98 表12 沃爾沃G940平地機(jī)前進(jìn)檔牽引性能計(jì)算參數(shù)表 額定扭矩點(diǎn) 最大扭矩點(diǎn) 檔位 傳動(dòng)比 車(chē)速 切線(xiàn)牽引力 車(chē)速 切線(xiàn)牽引力 1檔 118.69 3.8 98.53 2.4 148.76 2檔 85.10 5.3 70.64 3.35 106.66 3檔 60.14 7.5 55.68 5.53 77.13 4檔 42.96 10.5 39.77 7.74 55.09 5檔 30.

30、27 14.9 28.03 10.98 38.82 6檔 23.97 20.8 22.15 15.35 31.13 7檔 15.48 32.2 14.31 23.77 20.11 8檔 11.10 44.9 10.26 33.14 14.42 表13 三一PQ190CA平地機(jī)前進(jìn)檔牽引性能計(jì)算參數(shù) 額定匹配壓力下的工況 最高匹配壓力下的工況 檔位 車(chē)速 切線(xiàn)牽引力 車(chē)速 切線(xiàn)牽引力 1檔 6.2 56.24 4.33 80.43 2檔 9 38.74 6.29 55.41 3檔 11 31.70

31、7.69 45.33 4檔 14 24.90 9.79 35.62 圖3 各品牌機(jī)型平地機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率點(diǎn)車(chē)速比較圖 圖4 各品牌機(jī)型平地機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率點(diǎn)切線(xiàn)牽引力比較圖 由對(duì)比圖3可知，三一平地機(jī)各檔車(chē)速最高，卡特、沃爾沃和本課題研究的復(fù)合傳動(dòng)平地機(jī)各檔車(chē)速相近；由對(duì)比圖4可知，三一平地機(jī)各檔牽引力明顯低于卡特、沃爾沃，本課題研究的復(fù)合傳動(dòng)平地機(jī)牽引力低于卡特、沃爾沃，但明顯高于三一。平地機(jī)具有較高的牽引力可以使車(chē)輛牽引系統(tǒng)更好地適應(yīng)不同的工作重量和地面條件?？芍?，三一平地機(jī)牽引性能存在的不足是由發(fā)動(dòng)機(jī)功率決定的切線(xiàn)牽引力過(guò)低從而導(dǎo)致機(jī)器在工作時(shí)經(jīng)常處于滿(mǎn)負(fù)荷下作業(yè)，與國(guó)外同類(lèi)機(jī)器相比較，必然存在使用性能上的差距和可靠性等問(wèn)題。 由圖3、圖4可看出，與國(guó)外平地機(jī)相比，本文研究匹配的平地機(jī)各檔車(chē)速較高，各檔對(duì)應(yīng)的牽引力較低，但總體牽引性能參數(shù)與國(guó)外平地機(jī)相近，匹配結(jié)果較好。